一種基于激光測(cè)距技術(shù)的飛機(jī)泊位自動(dòng)引導(dǎo)方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及飛機(jī)自動(dòng)泊位技術(shù)，尤其涉及飛機(jī)泊位過程中姿態(tài)的測(cè)量與引導(dǎo)的一種基于激光測(cè)距技術(shù)的飛機(jī)泊位自動(dòng)引導(dǎo)方法及裝置。本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種基于激光測(cè)距技術(shù)的飛機(jī)泊位自動(dòng)引導(dǎo)方法及裝置。裝置包括扇形激光掃描儀，俯仰轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)，處理器和顯示屏，安裝在飛機(jī)停泊位的盡頭飛機(jī)機(jī)身高度的位置上。通過本裝置及算法從飛機(jī)進(jìn)入距離停機(jī)位100米范圍開始，實(shí)時(shí)檢測(cè)飛機(jī)的姿態(tài)，并提供引導(dǎo)（距離、偏移和速度）和機(jī)型匹配信息，并在顯示屏上實(shí)時(shí)提供以上信息，指引飛機(jī)駕駛員停泊飛機(jī)。使用本裝置可以不需要地面人工協(xié)助，由飛機(jī)駕駛員依靠提示信息，獨(dú)立準(zhǔn)確完成泊機(jī)操作。裝置基于激光技術(shù)，準(zhǔn)確性高，實(shí)時(shí)性好，在霧霾、雨雪等能見度差的天氣環(huán)境下適應(yīng)能力強(qiáng)。
【專利說明】一種基于激光測(cè)距技術(shù)的飛機(jī)泊位自動(dòng)引導(dǎo)方法及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及飛機(jī)自動(dòng)泊位技術(shù)，尤其涉及飛機(jī)泊位過程中姿態(tài)的測(cè)量與引導(dǎo)的一種基于激光測(cè)距技術(shù)的飛機(jī)泊位自動(dòng)引導(dǎo)方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]飛機(jī)泊位自動(dòng)引導(dǎo)系統(tǒng)能夠?yàn)轱w機(jī)在停機(jī)坪安全、高效停泊提供準(zhǔn)確和規(guī)范的引導(dǎo)，指引飛行員以最優(yōu)程序停泊飛機(jī)。飛機(jī)泊位過程是航班運(yùn)行中的一個(gè)組成部分，使用輔助設(shè)備提高航班運(yùn)行的效率和安全性也是機(jī)場(chǎng)現(xiàn)代化建設(shè)的一個(gè)組成部分。
[0003]在沒有飛機(jī)泊位自動(dòng)引導(dǎo)系統(tǒng)的情況下，飛機(jī)的?？啃枰鄠€(gè)地面人員的協(xié)助來進(jìn)行，且執(zhí)行效率有可以提升的空間。飛機(jī)泊位自動(dòng)引導(dǎo)系統(tǒng)的主要任務(wù)是從飛機(jī)離開滑行道進(jìn)入停機(jī)坪開始，指引飛行員控制飛機(jī)運(yùn)動(dòng)的速度和方向，同時(shí)對(duì)?？康娘w機(jī)尺寸大小是否適合停在當(dāng)前停機(jī)位做出判定，直到飛機(jī)完全停泊在指定停機(jī)位上。在實(shí)際運(yùn)用中，對(duì)系統(tǒng)的測(cè)量準(zhǔn)確性，反饋實(shí)時(shí)性、天氣適應(yīng)性和設(shè)備可靠性都有比較高的要求。
[0004]多種技術(shù)方案被提出來解決這一問題。早期的技術(shù)方案依靠在多個(gè)位置安裝的傳感器實(shí)現(xiàn)飛機(jī)泊位自動(dòng)引導(dǎo)。一部分傳感器安裝于停機(jī)坪地面上，承受地表壓力容易壞損，且不易維護(hù)和更換。較新的技術(shù)方案傾向于集成傳感設(shè)備并且安裝于地表之上，如航站樓或廊橋上。新技術(shù)主要包含雷達(dá)、圖像和激光技術(shù)等。雷達(dá)信號(hào)對(duì)細(xì)節(jié)的分辨力較差，可以準(zhǔn)確探測(cè)飛機(jī)的距離，但是對(duì)飛機(jī)的姿態(tài)較難精準(zhǔn)測(cè)量。圖像技術(shù)在光照弱和能見度差的環(huán)境下適應(yīng)能力差，且圖像識(shí)別算法的準(zhǔn)確度在復(fù)雜背景環(huán)境下還有待提高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:針對(duì)上述存在的問題，提供一種基于激光測(cè)距技術(shù)的飛機(jī)泊位自動(dòng)引導(dǎo)方法及裝置，裝置安裝在飛機(jī)停泊位的盡頭飛機(jī)機(jī)身高度的位置上，從飛機(jī)進(jìn)入距離停機(jī)位100米范圍開始，實(shí)時(shí)檢測(cè)飛機(jī)的姿態(tài)，并提供引導(dǎo)(距離、偏移和速度)和機(jī)型匹配信息，并在顯示屏上實(shí)時(shí)提供以上信息，指引飛機(jī)駕駛員停泊飛機(jī)。
[0006]本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0007]—種基于激光測(cè)距技術(shù)的飛機(jī)探測(cè)及泊位自動(dòng)引導(dǎo)方法包括:
[0008]步驟1:飛機(jī)泊位自動(dòng)引導(dǎo)裝置以掃描周期Tl對(duì)飛機(jī)泊位區(qū)域進(jìn)行待機(jī)掃描，并通過處理器獲得泊位區(qū)域點(diǎn)云數(shù)據(jù)，若探測(cè)到飛機(jī)進(jìn)入泊位區(qū)域，則飛機(jī)泊位自動(dòng)引導(dǎo)裝置進(jìn)入自動(dòng)引導(dǎo)狀態(tài)，并以掃描周期T2對(duì)飛機(jī)泊位區(qū)域進(jìn)行自動(dòng)掃描，執(zhí)行步驟2到5 ;否貝U，返回步驟1，Tl為I秒到10秒，T2為0.1秒到2秒；
[0009]步驟2:在自動(dòng)引導(dǎo)狀態(tài)下，飛機(jī)泊位自動(dòng)引導(dǎo)裝置的處理器根據(jù)點(diǎn)云數(shù)據(jù)，檢測(cè)飛機(jī)的形態(tài)信息，如果經(jīng)計(jì)算飛機(jī)不適合停泊在當(dāng)前泊機(jī)位，則處理器通過顯示屏發(fā)出禁止進(jìn)入的警示，否則執(zhí)行步驟3 ；
[0010]步驟3:飛機(jī)泊位自動(dòng)引導(dǎo)裝置的處理器根據(jù)點(diǎn)云數(shù)據(jù)檢測(cè)飛機(jī)的旋轉(zhuǎn)姿態(tài)，確定飛機(jī)是否正對(duì)泊機(jī)位；如果飛機(jī)已經(jīng)基本正對(duì)泊機(jī)位，執(zhí)行步驟4 ;如果飛機(jī)尚未正對(duì)泊機(jī)位，處理器通過顯示屏發(fā)出提示飛機(jī)需進(jìn)行左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)操作；如果飛機(jī)在距離泊位區(qū)域A1A2為Q，則確定飛機(jī)未正對(duì)泊機(jī)位，則發(fā)出重新泊位操作建議，否則執(zhí)行步驟4，Q范圍是20米到50米；
[0011]步驟4:飛機(jī)泊位自動(dòng)引導(dǎo)裝置的處理器根據(jù)點(diǎn)云數(shù)據(jù)檢測(cè)飛機(jī)機(jī)鼻所在的位置，根據(jù)機(jī)鼻位置計(jì)算飛機(jī)到泊機(jī)位的距離以及距離泊位區(qū)域?qū)挾确较虻淖笥移屏?，并通過屏幕實(shí)時(shí)顯示飛機(jī)到泊機(jī)位的距離以及泊位區(qū)域?qū)挾确较虻淖笥移屏?；處理器根?jù)飛機(jī)當(dāng)前位置、前次掃描周期T2掃描位置和時(shí)間差計(jì)算速度，通過屏幕實(shí)時(shí)顯示；不同的距離段上有不同的速度要求，對(duì)超速的操作通過顯示屏發(fā)出警示；
[0012]步驟5:飛機(jī)泊位自動(dòng)引導(dǎo)裝置的處理器根據(jù)點(diǎn)云數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)飛機(jī)泊位自動(dòng)引導(dǎo)裝置下一掃描周期T2飛機(jī)出現(xiàn)的空間范圍，控制下一周期激光掃描儀水平旋轉(zhuǎn)范圍和俯仰轉(zhuǎn)動(dòng)范圍，從而達(dá)到追蹤飛機(jī)的目的。
[0013]進(jìn)一步的，所述步驟I具體步驟包括:
[0014]步驟11:濾除在泊位區(qū)域范圍外采集到的點(diǎn)云數(shù)據(jù)；飛機(jī)泊位自動(dòng)引導(dǎo)裝置的激光掃描儀在在水平方向上進(jìn)行扇形掃描，同時(shí)在以角速度V從最上到最下或者最下到最上轉(zhuǎn)動(dòng)，飛機(jī)泊位自動(dòng)引導(dǎo)裝置每個(gè)掃描周期T2包括N條水平掃描線；處理器對(duì)每條水平掃描線通過鄰近點(diǎn)快速合并算法劃分成組點(diǎn)云數(shù)據(jù)，俯仰轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)控制激光掃描儀以俯仰轉(zhuǎn)動(dòng)角σ為-45度到45度轉(zhuǎn)動(dòng)；其中飛機(jī)泊位自動(dòng)引導(dǎo)裝置獲得的原始點(diǎn)云數(shù)據(jù)是以掃描點(diǎn)的距離r、水平轉(zhuǎn)角Θ和俯仰轉(zhuǎn)角σ在極坐標(biāo)體系下表達(dá)的，從飛機(jī)泊位自動(dòng)引導(dǎo)裝置激光掃描儀極坐標(biāo)系下(r，θ，0)向飛機(jī)位置坐標(biāo)系下(x，y，z)的轉(zhuǎn)化公式為x=rcos ο cos Θ , y=rcos σ sin Θ -D1, z=rsin σ +H,其中H為飛機(jī)泊位自動(dòng)引導(dǎo)裝置安裝的高度，Dl指的是激光掃描儀距離泊位區(qū)域最近一邊的距離，一組點(diǎn)云數(shù)據(jù)來自一個(gè)獨(dú)立物體，參數(shù)為掃描點(diǎn)的距離r和水平轉(zhuǎn)角Θ，r為I~150米，Θ為-60度~60度，其中鄰近點(diǎn)快速合并算法具體步驟是:把激光掃描儀每條掃描線中第一個(gè)點(diǎn)作為一個(gè)組的起點(diǎn)，隨后的點(diǎn)中，如果一個(gè)點(diǎn)與前一個(gè)點(diǎn)的極坐標(biāo)下水平轉(zhuǎn)角Θ間距小于閾值水平轉(zhuǎn)角Te，該點(diǎn)與處于前一個(gè)點(diǎn)所在的組，否則認(rèn)為該點(diǎn)是一個(gè)新的組的起始點(diǎn)，前一個(gè)點(diǎn)是前一個(gè)組的終止點(diǎn)；Te為激光掃描儀2-5倍最小掃描角間距；
[0015]步驟12:每條水平掃描的起始點(diǎn)和終止點(diǎn)間的距離是該組掃描點(diǎn)的跨度，如果跨度小于閾值P則認(rèn)為該組點(diǎn)對(duì)應(yīng)小物體，P為5米到8米；
[0016]步驟13:如果有X條跨度的水平掃描出現(xiàn)，則認(rèn)為探測(cè)到了飛機(jī)進(jìn)入泊機(jī)區(qū)域，X為5條到10條。
[0017]進(jìn)一步的，所述步驟2中包括:
[0018]步驟21:飛機(jī)沿地面指引線向泊機(jī)位區(qū)域行駛，當(dāng)飛機(jī)距離A1A2邊80~100米時(shí)，飛機(jī)機(jī)身已經(jīng)轉(zhuǎn)向泊機(jī)位；處理器根據(jù)點(diǎn)云數(shù)據(jù)得到甲組掃描線和乙組掃描線，甲組掃描線經(jīng)過飛機(jī)機(jī)鼻頂點(diǎn)PN(PNX，PNY，PNZ)的掃描線，PnA為點(diǎn)云數(shù)據(jù)中y值最小的點(diǎn)；乙組掃描線是每條掃描線起點(diǎn)PJPU，PLY, Plz)和每條掃描線終點(diǎn)PK(PKX，Pey, Pez)的直線距離最大的掃描線；在組點(diǎn)云數(shù)據(jù)中搜索尋找到甲組掃面線、乙組掃描線和點(diǎn)PN(PNX，Pm，PNZ);飛機(jī)翼展
的寬度W是乙組掃描線的跨度IV = y/( Piv — Prx )2+(P,,- Pry f + (PLZ - Pra y，飛機(jī)機(jī)身的
高度H=Pnz，其中Pnz是機(jī)鼻高度；如果飛機(jī)泊位自動(dòng)引導(dǎo)裝置連續(xù)三個(gè)掃描周期Τ2獲取的飛機(jī)翼展寬度W和機(jī)鼻Pnz高度變化范圍不超過5%，則表示掃描周期獲取的點(diǎn)云數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，否則表不未能獲取有效點(diǎn)云數(shù)據(jù)，激光掃描儀繼續(xù)掃描；
[0019]步驟22:如果飛機(jī)翼展寬度W和機(jī)鼻Pnz不在泊機(jī)位區(qū)域范圍，則處理器通過顯示屏發(fā)出泊機(jī)位不適合警告。
[0020]進(jìn)一步的，所述步驟3具體步驟包括:
[0021]步驟31:假定激光掃描儀水平方向從飛機(jī)左翼掃描到飛機(jī)右翼，則PJPui, PLY, Plz)為飛機(jī)左翼頂點(diǎn)，pk(pkx，pky，pkz)為飛機(jī)右翼頂點(diǎn)；如果pw-pky>s或者
【權(quán)利要求】
1.一種基于激光測(cè)距技術(shù)的飛機(jī)探測(cè)及泊位自動(dòng)引導(dǎo)方法，其特征在于包括: 步驟1:飛機(jī)泊位自動(dòng)引導(dǎo)裝置以掃描周期Tl對(duì)飛機(jī)泊位區(qū)域進(jìn)行待機(jī)掃描，并通過處理器獲得泊位區(qū)域點(diǎn)云數(shù)據(jù)，若探測(cè)到飛機(jī)進(jìn)入泊位區(qū)域，則飛機(jī)泊位自動(dòng)引導(dǎo)裝置進(jìn)入自動(dòng)引導(dǎo)狀態(tài)，并以掃描周期T2對(duì)飛機(jī)泊位區(qū)域進(jìn)行自動(dòng)掃描，執(zhí)行步驟2到5 ;否則，返回步驟1，Tl為I秒到10秒，T2為0.1秒到2秒； 步驟2:在自動(dòng)引導(dǎo)狀態(tài)下，飛機(jī)泊位自動(dòng)引導(dǎo)裝置的處理器根據(jù)點(diǎn)云數(shù)據(jù)，檢測(cè)飛機(jī)的形態(tài)信息，如果經(jīng)計(jì)算飛機(jī)不適合停泊在當(dāng)前泊機(jī)位，則處理器通過顯示屏發(fā)出禁止進(jìn)入的警示，否則執(zhí)行步驟3; 步驟3:飛機(jī)泊位自動(dòng)引導(dǎo)裝置的處理器根據(jù)點(diǎn)云數(shù)據(jù)檢測(cè)飛機(jī)的旋轉(zhuǎn)姿態(tài)，確定飛機(jī)是否正對(duì)泊機(jī)位；如果飛機(jī)已經(jīng)基本正對(duì)泊機(jī)位，執(zhí)行步驟4 ;如果飛機(jī)尚未正對(duì)泊機(jī)位，處理器通過顯示屏發(fā)出提示飛機(jī)需進(jìn)行左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)操作；如果飛機(jī)在距離泊位區(qū)域A1A2為Q，則確定飛機(jī)未正對(duì)泊機(jī)位，則發(fā)出重新泊位操作建議，否則執(zhí)行步驟4，Q范圍是20米到50米； 步驟4:飛機(jī)泊位自動(dòng)引導(dǎo)裝置的處理器根據(jù)點(diǎn)云數(shù)據(jù)檢測(cè)飛機(jī)機(jī)鼻所在的位置，根據(jù)機(jī)鼻位置計(jì)算飛機(jī)到泊機(jī)位的距離以及距離泊位區(qū)域?qū)挾确较虻淖笥移屏浚⑼ㄟ^屏幕實(shí)時(shí)顯示飛機(jī)到泊機(jī)位的距離以及泊位區(qū)域?qū)挾确较虻淖笥移屏?；處理器根?jù)飛機(jī)當(dāng)前位置、前次掃描周期T2掃描位置和時(shí)間差計(jì)算速度，通過屏幕實(shí)時(shí)顯示；不同的距離段上有不同的速度要求，對(duì)超速的操作通過顯示屏發(fā)出警示； 步驟5:飛機(jī)泊位自動(dòng)引導(dǎo)裝置的處理器根據(jù)點(diǎn)云數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)飛機(jī)泊位自動(dòng)引導(dǎo)裝置下一掃描周期T2飛機(jī)出現(xiàn)的空間范圍，控制下一周期激光掃描儀水平旋轉(zhuǎn)范圍和俯仰轉(zhuǎn)動(dòng)范圍，從而達(dá)到追蹤飛機(jī)的目的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于激光測(cè)距技術(shù)的飛機(jī)探測(cè)及泊位自動(dòng)引導(dǎo)方法，其特征在于所述步驟I具體步驟包括: 步驟11:濾除在泊位區(qū)域范圍外采集到的點(diǎn)云數(shù)據(jù)；飛機(jī)泊位自動(dòng)引導(dǎo)裝置的激光掃描儀在在水平方向上進(jìn)行扇形掃描，同時(shí)在以角速度V從最上到最下或者最下到最上轉(zhuǎn)動(dòng)，飛機(jī)泊位自動(dòng)引導(dǎo)裝置每個(gè)掃描周期T2包括N條水平掃描線；處理器對(duì)每條水平掃描線通過鄰近點(diǎn)快速合并算法劃分成組點(diǎn)云數(shù)據(jù)，俯仰轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)控制激光掃描儀以俯仰轉(zhuǎn)動(dòng)角σ為-45度到45度轉(zhuǎn)動(dòng)；其中飛機(jī)泊位自動(dòng)引導(dǎo)裝置獲得的原始點(diǎn)云數(shù)據(jù)是以掃描點(diǎn)的距離r、水平轉(zhuǎn)角Θ和俯仰轉(zhuǎn)角ο在極坐標(biāo)體系下表達(dá)的，從飛機(jī)泊位自動(dòng)引導(dǎo)裝置激光掃描儀極坐標(biāo)系下(r，θ，0)向飛機(jī)位置坐標(biāo)系下(x，y，z)的轉(zhuǎn)化公式為x=rcos ο cos Θ , y=rcos σ sin Θ -D1, z=rsin σ +H,其中H為飛機(jī)泊位自動(dòng)引導(dǎo)裝置安裝的高度，Dl指的是激光掃描儀距離泊位區(qū)域最近一邊的距離，一組點(diǎn)云數(shù)據(jù)來自一個(gè)獨(dú)立物體，參數(shù)為掃描點(diǎn)的距離r和水平轉(zhuǎn)角Θ，r為I~150米，Θ為-60度~60度，其中鄰近點(diǎn)快速合并算法具體步驟是:把激光掃描儀每條掃描線中第一個(gè)點(diǎn)作為一個(gè)組的起點(diǎn)，隨后的點(diǎn)中，如果一個(gè)點(diǎn)與前一個(gè)點(diǎn)的極坐標(biāo)下水平轉(zhuǎn)角Θ間距小于閾值水平轉(zhuǎn)角Te，該點(diǎn)與處于前一個(gè)點(diǎn)所在 的組，否則認(rèn)為該點(diǎn)是一個(gè)新的組的起始點(diǎn)，前一個(gè)點(diǎn)是前一個(gè)組的終止點(diǎn)；Te為激光掃描儀2-5倍最小掃描角間距； 步驟12:每條水平掃描的起始點(diǎn)和終止點(diǎn)間的距離是該組掃描點(diǎn)的跨度，如果跨度小于閾值P則認(rèn)為該組點(diǎn)對(duì)應(yīng)小物體，P為5米到8米；步驟13:如果有X條跨度的水平掃描出現(xiàn)，則認(rèn)為探測(cè)到了飛機(jī)進(jìn)入泊機(jī)區(qū)域，X為5條到10條。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于激光測(cè)距技術(shù)的飛機(jī)探測(cè)及泊位自動(dòng)引導(dǎo)方法，其特征在于所述步驟2中包括: 步驟21:飛機(jī)沿地面指引線向泊機(jī)位區(qū)域行駛，當(dāng)飛機(jī)距離A1A2邊80~100米時(shí)，飛機(jī)機(jī)身已經(jīng)轉(zhuǎn)向泊機(jī)位；處理器根據(jù)點(diǎn)云數(shù)據(jù)得到甲組掃描線和乙組掃描線，甲組掃描線經(jīng)過飛機(jī)機(jī)鼻頂點(diǎn)PN(PNX，PNY，PNZ)的掃描線，PnA為點(diǎn)云數(shù)據(jù)中y值最小的點(diǎn)；乙組掃描線是每條掃描線起點(diǎn)PJPU，PLY, Plz)和每條掃描線終點(diǎn)PK(PKX，Pey, Pez)的直線距離最大的掃描線；在組點(diǎn)云數(shù)據(jù)中搜索尋找到甲組掃面線、乙組掃描線和點(diǎn)PN(PNX，Pm，PNZ);飛機(jī)翼展的寬度W是乙組掃描線的跨度
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于激光測(cè)距技術(shù)的飛機(jī)探測(cè)及泊位自動(dòng)引導(dǎo)方法，其特征在于所述步驟3具體步驟包括: 步驟31:假定激光掃描儀水平方向從飛機(jī)左翼掃描到飛機(jī)右翼，則PJPU，PLY, Plz)為飛機(jī)左翼頂點(diǎn)，Pe(PEX, Pey, Pez)為飛機(jī)右翼頂點(diǎn)；如果I\Y-PKY>S或者
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于激光測(cè)距技術(shù)的飛機(jī)探測(cè)及泊位自動(dòng)引導(dǎo)方法，其特征在于所述步驟4具體包括: 步驟41:以飛機(jī)機(jī)鼻Pn代表飛機(jī)當(dāng)前位置，以飛機(jī)停泊完畢時(shí)飛機(jī)機(jī)鼻所在的點(diǎn)Pp (PPX，PPY，Ppz)為泊機(jī)操作的目的點(diǎn)，飛機(jī)到泊機(jī)位的距離為
6.一種基于激光測(cè)距技術(shù)的飛機(jī)探測(cè)及泊位自動(dòng)引導(dǎo)裝置，其特征在于包括: 激光掃描儀，對(duì)飛機(jī)泊位區(qū)域進(jìn)行周期性循環(huán)性掃描，從而實(shí)現(xiàn)獲取以點(diǎn)云數(shù)據(jù)形式表達(dá)泊位區(qū)域物體輪廓信息，點(diǎn)云數(shù)據(jù)參數(shù)為掃描點(diǎn)的距離r和水平轉(zhuǎn)角Θ，r為I~150米，Θ為-60度~60度； 俯仰轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)，控制激光掃描儀進(jìn)行俯仰轉(zhuǎn)動(dòng)，其俯仰轉(zhuǎn)動(dòng)角為σ，σ為-45度到45度； 處理器，接收飛機(jī)泊位自動(dòng)引導(dǎo)裝置以掃描周期Tl進(jìn)行待機(jī)掃描時(shí)獲得的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，若探測(cè)到飛機(jī)進(jìn)入泊位區(qū)域，則飛機(jī)泊位自動(dòng)引導(dǎo)裝置進(jìn)入自動(dòng)引導(dǎo)狀態(tài)；隨后處理器接收飛機(jī)泊位自動(dòng)引導(dǎo)裝置以T2周期進(jìn)行自動(dòng)掃描時(shí)的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，檢測(cè)飛機(jī)的形態(tài)信息，如果經(jīng)計(jì)算飛機(jī)不適合停泊在當(dāng)前泊機(jī)位，則處理器通過顯示屏發(fā)出禁止進(jìn)入的警示；否則，飛機(jī)泊位自動(dòng)引導(dǎo)裝置的處理器根據(jù)點(diǎn)云數(shù)據(jù)檢測(cè)飛機(jī)的旋轉(zhuǎn)姿態(tài)，確定飛機(jī)是否正對(duì)泊機(jī)位；如果飛機(jī)尚未正對(duì)泊機(jī)位，處理器通過顯示屏發(fā)出提示飛機(jī)需進(jìn)行左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)操作，調(diào)節(jié)飛機(jī)正對(duì)泊機(jī)位，然后根據(jù)飛機(jī)機(jī)鼻位置計(jì)算飛機(jī)到泊機(jī)位的距離以及距離泊位區(qū)域?qū)挾确较虻淖笥移屏?，并通過屏幕實(shí)時(shí)顯示飛機(jī)到泊機(jī)位的距離以及泊位區(qū)域?qū)挾确较虻淖笥移屏?；處理器根?jù)飛機(jī)當(dāng)前位置、前次掃描位置和時(shí)間差計(jì)算速度，通過屏幕實(shí)時(shí)顯示；不同的距離段上有不同的速度要求，對(duì)超速的操作通過顯示屏發(fā)出警示；同時(shí)處理器根據(jù)點(diǎn)云數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)下一掃描周期T2飛機(jī)出現(xiàn)的空間范圍，追蹤飛機(jī)位置； 顯示屏，用于顯示處理器計(jì)算出泊機(jī)指引信息； 所述激光掃描儀、處理器、俯仰轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)和顯示屏安裝在飛機(jī)停泊位置的正前方，正對(duì)機(jī)鼻，距離泊位區(qū)域近端Dl，Dl為I~15米。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于激光測(cè)距技術(shù)的飛機(jī)探測(cè)及泊位自動(dòng)引導(dǎo)裝置，其特征在于所述激光掃描儀工作步驟: 步驟111:濾除在泊位區(qū)域范圍外采集到的點(diǎn)云數(shù)據(jù)；飛機(jī)泊位自動(dòng)引導(dǎo)裝置的激光掃描儀在水平方向上扇形掃描，同時(shí)在以角速度V從最上到最下或者最下到最上轉(zhuǎn)動(dòng)，每個(gè)掃描周期T2包括N條水平掃描線；對(duì)每條水平掃描線通過鄰近點(diǎn)快速合并算法劃分成組點(diǎn)云數(shù)據(jù)，一組點(diǎn)云數(shù)據(jù)表示一個(gè)獨(dú)立物體；其中飛機(jī)泊位自動(dòng)引導(dǎo)裝置獲得的原始點(diǎn)云數(shù)據(jù)是以掃描點(diǎn)的距離r、水平轉(zhuǎn)角Θ和俯仰轉(zhuǎn)角σ在極坐標(biāo)體系下表達(dá)的，從飛機(jī)泊位自動(dòng)引導(dǎo)裝置激光掃描儀極坐標(biāo)系下(r，θ，σ )向飛機(jī)位置坐標(biāo)系下(X，y, ζ)的轉(zhuǎn)化公式為x=rcos ο cos Θ , y=rcos σ sin Θ -D1, z=rsin σ +H,其中H為飛機(jī)泊位自動(dòng)引導(dǎo)裝置安裝的高度，Dl指的是激光掃描儀距離泊位區(qū)域最近一邊的距離，其中鄰近點(diǎn)快速合并算法具體步驟是:把每條掃水平掃描線中第一個(gè)點(diǎn)作為一個(gè)組的起點(diǎn)，隨后的點(diǎn)中，如果一個(gè)點(diǎn)與前一個(gè)點(diǎn)的極坐標(biāo)下水平轉(zhuǎn)角Θ間距小于閾值水平轉(zhuǎn)角Te，該點(diǎn)與處于前一個(gè)點(diǎn)所在的組，否則認(rèn)為該點(diǎn)是一個(gè)新水平掃描線的起始點(diǎn)，前一個(gè)點(diǎn)是前一個(gè)水平掃描線的終止點(diǎn)；Te為激光掃描儀2-5倍最小掃描角間距；步驟112:每條水平掃描線的起始點(diǎn)和終止點(diǎn)間的距離是該條水平掃描儀的跨度，如果跨度小于閾值P則認(rèn)為該組點(diǎn)對(duì)應(yīng)小物體，P為5米到8米; 步驟113:如果有X條跨度的水平掃描線出現(xiàn)，則認(rèn)為探測(cè)到了飛機(jī)進(jìn)入泊機(jī)區(qū)域，X為5條到10條。
8.根據(jù)權(quán)利要求7 所述的一種基于激光測(cè)距技術(shù)的飛機(jī)探測(cè)及泊位自動(dòng)引導(dǎo)裝置，其特征在于所述處理器檢測(cè)飛機(jī)的形態(tài)信息，如果經(jīng)計(jì)算飛機(jī)不適合停泊在當(dāng)前泊機(jī)位，則處理器通過顯示屏發(fā)出禁止進(jìn)入的警示具體步驟包括:步驟121:飛機(jī)沿地面指引線向泊機(jī)位區(qū)域行駛，當(dāng)飛機(jī)距離A1A2邊80~100米時(shí)，飛機(jī)機(jī)身已經(jīng)轉(zhuǎn)向泊機(jī)位；處理器根據(jù)點(diǎn)云數(shù)據(jù)得到甲組掃描線和乙組掃描線，甲組掃描線經(jīng)過飛機(jī)機(jī)鼻頂點(diǎn)PN(PNX，PNY，PNZ)的掃描線，PnA為點(diǎn)云數(shù)據(jù)中y值最小的點(diǎn)；乙組掃描線是每條掃描線起點(diǎn)I\(Pu，P?，Pd和每條掃描線終點(diǎn)PK(PKX，PKY，PKZ)的直線距離最大的掃描線；在組點(diǎn)云數(shù)據(jù)中搜索尋找到甲組掃面線、乙組掃描線和點(diǎn)ΡΝ(ΡΝΧ，ΡΝΥ，ΡΝΖ);飛機(jī)翼展的寬度W是乙組掃描線的跨度
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種基于激光測(cè)距技術(shù)的飛機(jī)探測(cè)及泊位自動(dòng)引導(dǎo)裝置，其特征在于所述飛機(jī)泊位自動(dòng)引導(dǎo)裝置的處理器根據(jù)點(diǎn)云數(shù)據(jù)檢測(cè)飛機(jī)的旋轉(zhuǎn)姿態(tài)，確定飛機(jī)是否正對(duì)泊機(jī)位具體步驟包括: 假定激光掃描儀水平方向從飛機(jī)左翼掃描到飛機(jī)右翼，則PJPui, PLY, Plz)為飛機(jī)左翼頂點(diǎn)，PE(PEX, Pry, Pkz)為飛機(jī)右翼頂點(diǎn)；如果PW-PKY>S或者
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種基于激光測(cè)距技術(shù)的飛機(jī)探測(cè)及泊位自動(dòng)引導(dǎo)裝置，其特征在于機(jī)鼻位置計(jì)算飛機(jī)到泊機(jī)位的距離以及距離泊位區(qū)域?qū)挾确较虻淖笥移屏?，并通過屏幕實(shí)時(shí)顯示飛機(jī)到泊機(jī)位的距離以及泊位區(qū)域?qū)挾确较虻淖笥移屏?；處理器根?jù)飛機(jī)當(dāng)前位置、前次掃描位置和時(shí)間差計(jì)算速度，通過屏幕實(shí)時(shí)顯示；不同的距離段上有不同的速度要求，對(duì)超速的操作通過顯示屏發(fā)出警示具體步驟包括: 步驟141:以飛機(jī)機(jī)鼻Pn代表飛機(jī)當(dāng)前位置，以飛機(jī)停泊完畢時(shí)飛機(jī)機(jī)鼻所在的點(diǎn)Pp(Ρρχ，Ρρy，Ppz)為泊機(jī)操作的目的點(diǎn)，飛機(jī)到泊機(jī)位的距離為
【文檔編號(hào)】B64D45/08GK103786893SQ201410035317
【公開日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2014年1月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月24日
【發(fā)明者】劉衛(wèi)東, 隋運(yùn)峰, 鐘琦, 李華瓊, 張中僅, 王雨果, 鄢丹青, 范丹 申請(qǐng)人:中國(guó)民用航空總局第二研究所